比较我国和发达国家污水排放标准（表1）发现，各国污水处理厂排放标准中氮、磷的限值均处于较高水平，这表明在一定程度上二级出水均存在深度处理的需求。表2列举了我国不同区域、城市的二级出水主要指标，水质呈现明显的地域特征。
基质在人工湿地结构中占有最大体积，是人工湿地区别于自然湿地的重要特征。国内外有关基质的研究主要集中在不同基质对有机物、氮和磷等污染物的净化效果及其去除机理。不同基质各有优缺点，如沸石的氨氮去除效果较好，砾石、钢渣、煤灰渣等的除磷效果较为显著。为了充分发挥各类基质优势，人工湿地往往由多种基质组成，以有效去除各种污染物，并可同时有效避免堵塞，延长运行周期。
人工湿地可通过多种机制脱氮，包括生物（微生物作用、植物吸收等）、物理（沉积、挥发等）和化学反应（吸附作用）。Vymazal考察了水平潜流人工湿地脱氮情况，认为湿地中N的主要去除机制是有氧区的硝化细菌和厌氧区的反硝化细菌共同完成的，有文献表明，其贡献率达80%；而挥发作用、吸附作用和植物吸收在脱氮方面并未发挥较大作用。人工湿地除磷主要依赖湿地基质、水生植物和微生物以及三者之间的联合作用，通过一系列复杂的物理（沉积）、化学（沉淀、吸附）以及生物（植物吸收、微生物吸收与积累）的途径，实现除磷的目的。
基质在为植物和微生物提供生长介质的同时，还能够通过沉淀、过滤和吸附等作用直接去除污染物，而基质的种类、布置方式等会直接影响其效果[96]。在人工湿地内部填充多孔、表面积大的基质，可改善人工湿地的水力学性能，同时增强污染物（尤其是氮、磷）的去除性能。基质布置方式主要包括基质种类搭配及其粒径级配，可根据二级生化出水的水质特点及水质净化要求，选择合理的基质布置方式以强化脱氮除磷效果，并确保系统长期稳定运行。
